3 (15) июля 1819 году из Кронштадта на двух шлюпах – «Открытие» и «Благонамеренный» – отправилась экспедиция под начальством капитан-лейтенанта М. Н. Васильева. Ее целью было исследование Северного морского пути от Берингова пролива в Атлантический океан. «Открытием» командовал сам М. Н. Васильев, «Благонамеренным» – капитан-лейтенант Г. С. Шишмарев.

В снаряжении экспедиции принимали участие опытные русские моряки. В частности, Г. А. Сарычев, посвятивший много времени исследованию северной части Тихого океана. Экспедиция получила хорошее научное оборудование и библиотеку. К ней были прикомандированы астроном П. Тарханов, художник Е. Корнеев и врач Ф. Штейн.

В инструкциях, полученных М. Н. Васильевым от Морского министерства, был указан маршрут экспедиции и ее задачи. Указания, определявшие характер и направление научных исследований, были составлены Г. А. Сарычевым. Весьма полезными оказались советы О. Е. Коцебу, вернувшегося из кругосветного плавания, важнейшей задачей которого было исследование районов, расположенных на подходах к Берингову проливу. Спектр научных исследований новой экспедиции оказался довольно широким. Ее участники должны были, так же как и их предшественники, вести разнообразные наблюдения в океане (морские течения, температура воды, соленость и т. д.), на суше и в атмосфере. Также целью экспедиции был поиск ранее неизвестных островов в Тихом океане, исследование побережья Американского континента в северо-западной его части, но главное – обнаружение морского пути по Северному Ледовитому океану, от Берингова пролива в Атлантический океан. Предполагалось испробовать различные маршруты для прохода через Северный Ледовитый океан – или вокруг Северной Америки, или вдоль берегов Азии и Европы (северо-восточный проход), или через полярную область океана.

Отряд Шишмарева – Васильева пересек экватор в Атлантическом океане, в зоне тропических дождей и бурь, и направился в Рио-де-Жанейро. Постоянно проводя научные наблюдения, шлюпы «Открытие» и «Благонамеренный» проследовали к мысу Доброй Надежды, а отсюда через океан – до порта Джексон (Сидней) в Австралию.

В Австралии экспедиция собрала богатую коллекцию растений и птиц. Направляясь к Берингову проливу, суда прошли западнее архипелага Фиджи, где Г. С. Шишмаревым были открыты коралловые острова (8° ю. ш. и 178°20' з. д.), не нанесенные прежде на карты и названные им островами Благонамеренного. 13 (25) мая 1820 года на параллели 33° с. ш. шлюпы разделились и далее следовали разными маршрутами: «Открытие» – в Петропавловск, «Благонамеренный» – в Уналашку. Встречу назначили в заливе Коцебу, куда оба судна должны были прибыть в середине июля. На пути из Уналашки было проведено обследование группы островов Гвоздева в Беринговом проливе, где выяснилось, что острова Гвоздева состоят из трех, а не четырех островов, как указывал О. Е. Коцебу.

Большой объем исследовательской работы был проделан в заливе Коцебу (обследованы более мелкие заливы, ледяной припай, течения и пр.). 14 (26) июля 1820 года команды кораблей встретились после долгой разлуки и должны были продолжить путь по Северному Ледовитому океану. Однако ввиду сложной ледовой обстановки корабли не могли пройти севернее широты 71°6'. Эта точка была на 25 миль севернее параллели, достигнутой экспедицией Дж. Кука. Вернувшись в залив Святого Лаврентия, а затем на Уналашку, корабли в течение трех месяцев оставались в Сан-Франциско. Здесь впервые русскими моряками (Шишмаревым и Рыдалевым) была проведена опись и геодезическая съемка залива и низовьев реки Сакраменто. По их заключению, на испанских картах, которые использовал в своем атласе Лаперуз, залив изображался «весьма неверно и, по-видимому, черчен на глазомер, а не геодезически». После посещения Сандвичевых островов в марте-апреле 1821-го суда отправились на север.

Летом 1821-го экспедиция вновь попыталась решить поставленную перед ней задачу – найти морской путь по Северному Ледовитому океану, от Берингова пролива в Атлантический океан. М. Н. Васильев намеревался пройти в Атлантику на шлюпе «Открытие» вокруг Аляски и побережья Северной Америки. Г. С. Шишмарев получил предписание идти от Берингова пролива на запад, вдоль азиатского побережья Северного Ледовитого океана. Лейтенанту А. П. Авинову поручалось произвести опись побережья от Бристольского залива до залива Нортон. Для этих работ был построен бот и выделена команда моряков.

Второе плавание было более удачным, хотя суда не смогли пробиться через сплошные льды ни на запад, ни на восток. Экспедиция во время следования к Берингову проливу открыла у побережья Аляски остров Нунивак, названный русскими моряками островом Открытие. Пройдя Берингов пролив, Васильев достиг точки, находящейся на 70°40' с. ш., затем спустился к югу до мыса Лисбурн.

Отсюда он пытался «подняться к середине пролива до более высокой широты и потом следовать на восток», однако это ему не удалось. Тяжелые условия плавания вынудили Васильева вернуться к Берингову проливу, где произошла встреча со вторым судном. Г. С. Шишмарев также не смог преодолеть сплошные льды и достиг только широты 70°13'.

При следовании из Петропавловска на Камчатке экспедиция предприняла на широте 30° поиски островов Рико-де-Оро и Рико-де-Плато, но никакой земли не обнаружила. Через 3 года и 27 дней шлюпы «Открытие» и «Благонамеренный» возвратились в Кронштадт. Так завершилось еще одно русское кругосветное плавание.

Экспедиция не выполнила основной задачи – не прошла из Берингова пролива в Атлантический океан. Однако географические открытия и исследования, сделанные русскими мореплавателями, были весьма важными для географической науки.